强封堵高密度油基钻井液在新疆油田高探1井的应用

高探1井是2018年新疆油田的一口风险探井,位于准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜构造,该井塔西河组地层存在断层、破碎带,安集海河组地层具有极强水敏性,吐谷鲁群组地层存在高压水层。钻井过程中,易出现井壁失稳、阻卡、井下复杂情况高发等难题。针对该构造的地质特点,分析采用油基钻井液钻井过程中的技术难点,提出相应的技术对策。通过实验优选出强封堵高密度油基钻井液的配方,对其性能进行实验分析评价。实验结果表明,强封堵高密度油基钻井液30 min高温高压滤失量2.8 mL,60 min高温高压滤失量2.9 mL,30 min后滤失量趋于0;对安集海河组泥岩的膨胀率为0.7%,岩屑滚动回收率为97.6%;抗10%岩屑、15%水、4%水泥、15%NaCl、3%石膏污染;在?30 ℃下,钻井液的漏斗黏度126 s、初切8 Pa、终切16 Pa。现场应用表明,强封堵高密度油基钻井液能够解决新疆准噶尔盆地南缘冲断带四棵树凹陷高泉东背斜构造地层钻井的难题,复杂事故率降至1%,钻井周期缩短50%、钻井综合成本降低50%,提质提效效果显著。建议在新疆准噶尔盆地南缘地区强水敏性地层、高地应力地层等复杂地层超深井中进一步推广应用。     

长宁区块页岩气水平井无土相油基钻井液技术

针对四川长宁区块页岩气水平井应用的有土相油基钻井液存在的流变性差、易诱发井漏等技术难题,开展了无土相油基钻井液技术研究。为提高油基钻井液的电稳定性和悬浮性,研制了复合型乳化剂G326和油溶性聚合物增黏剂G336,并确定了无土相油基钻井液配方。室内试验结果表明,与有土相油基钻井液相比,无土相油基钻井液具有更强的电稳定性和更低的终切力,有利于预防高密度条件下油基钻井液的稠化和复杂地层漏失问题。无土相油基钻井液在长宁区块某平台4口页岩气水平井进行了现场应用,这4口井井壁稳定,无缩径无掉块,起下钻畅通,井眼始终处于良好净化状态,平均机械钻速提高37.8%。研究结果表明,无土相油基钻井液解决了传统高密度油基钻井液因结构强度大而易诱发井漏的问题,满足了长宁区块页岩气水平井安全快速钻井的需要。      

无土相油基钻井液的研究与应用

为解决无土相油基钻井液电稳定性差、油水极易分层的问题,研发出一种兼具润湿作用的新型复合型乳化剂G326-HEM,该剂以由高分子量脂肪酸、有机伯胺为主要原料合成的脂肪酸酰胺作主剂,该主剂具有亲油及亲水2个基团,可以在油水界面形成具有一定黏弹性的界面膜,显著降低界面张力;辅助增效剂为优选出的天然植物脂肪酸,可与体系中过量的石灰反应,生成的产物可在油水界面锲行排列,配合主剂形成油包水乳状液。以G326-HEM 为乳化剂配制的无土相油基钻井液性能稳定,抗温可达180 ℃,密度可达2.50 g/cm3,可抗10%NaCl 盐水或15% 岩屑的污染,乳化稳定性好,用矿物油或合成油均可配制。在ZT-21 井获得了成功应用,解决了以往含土相油基钻井液在高密度条件下暴露出的流变性差、起下钻不畅、易发生压差卡钻、易诱发井漏等难题。指出,无土相油基钻井液由于当量循环
密度低,在高密度条件下相对于含土相油基钻井液更具优势,尤其在高压易漏地层具有更好的应用效果。      

油基钻井液封堵技术在页岩水平井中的应用

根据页岩水平井水平段页岩裂缝发育、井壁坍塌问题,对油基钻井液的封堵性进行了优化,使用了多种刚性、柔性以及成膜的油基封堵材料进行了评价实验形成了强封堵的油基钻井液体系。泌页ＨＦ１页岩油气水平井现场应用表明,该油基钻井液体系封堵防塌能力强、滤失量低、破乳电压高,具有较强的携带能力,避免了水平井段井壁垮塌问题,中石化河南油田泌页ＨＦ１井三开水平段长１０４４ｍ,钻进、电测、下套管顺利。     

超长水平段油基钻井液技术在威204H47-10井的应用

位于川中威远区块的威204H47-10井是一口水平段长达3 210 m的页岩气开发井,在超长水平段的钻进过程中会钻遇泥页岩层及裂缝带,易出现泥页岩水平段垮塌、裂缝性漏失和井眼清洁难度大等问题。针对这一系列问题,本文通过优选出油基钻井液处理剂形成了一套具有强封堵性的油基钻井液体系,同时针对龙马溪组页岩易脆性地层及裂缝带制定了相应的防塌、防漏技术措施,具体配方为：白油+20%～25%盐水（CaCl2质量体积为20%～30%）+5%HYOZ+1%～2%HYOL+1%～2%TYODF-101+2%～3%HFLO+1%～2%FHXS+5%CaO+重晶石。威204H47-10井的顺利完钻表明,优选的油基钻井液体系和采取针对性防塌、防漏技术措施能在保障超长水平段安全钻进的同时提质增效,可为威远区块、甚至川渝片区超长水平段的钻进提供参考。     

强封堵高润滑油基钻井液技术及其应用

针对ZJ气田沙溪庙组砂泥岩互层、泥质层理发育及局部见少量微孔缝导致井壁失稳、阻卡频繁等问题,室内通过优选封堵剂、优化乳化剂等关键处理剂研究形成油基钻井液配方,并对其进行评价。结果表明：该钻井液具有良好流变性、高润滑、强抑制、强封堵以及较强的抗岩屑污染能力,满足现场施工要求。同时,该油基钻井液在ZJ202H井二开井段使用,实钻钻井液性能稳定,滤失量低,钻进中井壁稳定性较好,起下钻摩阻低,机械钻速较高。油基钻井液在ZJ202H井的成功应用,为ZJ气田沙溪庙组长水平井安全钻进提供了有力的技术支撑。     

强封堵钻井液体系在河南页岩气钻井中的研究和应用

河南中牟和温县页岩气区块在直井钻井过程中频繁出现坍塌掉块、井径扩大等井下复杂,通过对储层地质特征以及老井钻井液体系测试分析,造成此现象的主要原因为钻井液封堵性不足。因此基于抑制水化、加强封堵两方面开展钻井液研究,优选封堵剂HSM、HGW和抑制剂HAS,形成一套强封堵、强抑制钻井液体系,并对体系性能进行了测试。室内测试结果表明,该钻井液体系性能优良,100℃老化72 h仍具备较好的流变性;对泥页岩钻屑热滚回收率高达98.5%,10 h线性膨胀率仅为2.34%;封堵性能好,6 h API和HTHP滤失量分别为7.8 mL和9 mL;还具备较强的抗污染能力。现场应用后基本未发生坍塌掉块、井壁失稳现象,井径扩大率从21%降至6%,说明该钻井液体系能够满足该区块的钻井工程需要。      

长宁区块强封堵油基钻井液技术研究及应用

分析清楚长宁区块龙马溪组和五峰组井眼失稳的原因,提出强化井眼稳定的钻井液技术对策,对该区块水平井水平段的钻进至关重要。基于X射线衍射、扫描电子显微镜、页岩膨胀、滚动分散试验,揭示了复杂地层的井眼失稳机理,提出了“强化封堵微观孔隙、抑制滤液侵入和阻缓压力传递”协同的井眼稳定技术对策。采用砂床滤失仪、高温高压滤失模拟装置、微孔滤膜等试验装置,优选了以封堵剂为主的长宁区块油基钻井液处理剂,构建了适用于长宁区块的强封堵油基钻井液体系,其抗温135 ℃,抗盐10%,抗钙1%,抗劣土8%,400 μm宽裂缝的承压能力达5 MPa,0.22和0.45 μm孔径微孔滤膜的滤失量均为0,封堵效果突出,综合性能优于常规油基钻井液。该钻井液在长宁区块现场试应用10余口井,龙马溪组和五峰组水平段均未出现井眼失稳的问题;与同区块采用常规钻井液的已钻井相比,复杂地层的井径扩大率平均降低10.82%,建井周期平均缩短4.5 d。研究结果表明,强封堵油基钻井液技术解决了长宁区块水平井龙马溪组和五峰组水平段的井眼失稳问题,具有较好的推广应用价值。      

强封堵油基钻井液钻遇储层解堵技术

南海北部湾盆地涠西南凹陷的WZ油田群,由于存在稳定性极差的W2段灰色泥岩,采用强封堵油基钻井液钻进解决了井壁稳定问题,但是对储层保护也提出了新的挑战。通过对该钻井液可能造成的储层伤害原因分析,研究出了针对性强的解堵液和解堵工艺。室内评价结果表明,强封堵油基钻井液解堵液与地层流体和完井液配伍性好,泥饼清除率达90%,解堵液对油基钻井液污染后的岩心有较好的解除效果,渗透率恢复值在90%以上。WZ11-1N-A12Sa的现场应用情况表明,油井产量从作业前的70 m3/d增加到作业后的260 m3/d,效果显著。     

油基钻井液用改性碳纳米管纳微米封堵剂

为改善页岩油气水平井钻进过程中因钻井液封堵性能差而引起的井壁失稳问题,首先,对川南龙马溪组页 岩组成和井壁失稳的原因进行了分析;然后,以十六烷基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷和活性碳纳米管为 原料,合成了油基钻井液用纳微米封堵剂（NP-1）,分别利用红外光谱分析、热重分析、透射电镜和表面润湿性测 试分析其结构和物理化学特性,考察了其与油基钻井液的配伍性;最后,通过岩心突破压力、压力传递、三轴抗压 强度等测试评价其封堵性能,分析了纳微米封堵剂的作用机理,并进行了现场应用。结果表明,川南龙马溪组页 岩纳微米孔喉较发育,毛细自吸现象严重,使得液相不断侵入井壁,最终导致井壁失稳。NP-1 的直径为30～50 nm,长度处于微米级别,表面疏水亲油,在385.2 ℃以下的热稳定性良好。NP-1 与油基钻井液具有良好的配伍 性和稳定性。在常规油基钻井液中加入3% NP-1,在180 ℃下老化热滚16 h 后的高温高压滤失量由2.8 mL降至 1.8 mL。含有NP-1 的油基钻井液能有效封堵岩心端面,从而提高岩心突破压力,阻止岩心压力传递,稳定岩心内 部结构和抗压强度,实现维持井壁稳定的目的。现场应用结果表明,NP-1 能有效改善邻井因钻井液封堵能力弱 而引起的井漏、井壁失稳等技术难题,处理后的平均井径扩大率仅为5.61%。该纳微米封堵剂在油基钻井液中对 页岩具有优异的封堵效果,为川南类似复杂页岩气井的高效钻探提供了借鉴。     

新型无土相油基钻井液研究与现场试验

针对常规有土相油基钻井液因有机土及沥青降滤失剂等黏度效应较大、不利于流变性控制和低密度白油油基钻井液适用范围窄的问题,以自主研发的增黏提切剂、乳化剂和聚合物降滤失剂为基础,通室内试验考察了其配伍性并优选了其加量,形成了无土相油基钻井液。室内试验结果表明,无土相油基钻井液在油水比为70:30~100:0、温度为80~160℃、密度为0.9~2.2 kg/L时,塑性黏度可控制在55 mPa·s以内、破乳电压在450 V以上,API滤失量小于2 mL,抗钻屑污染达30%,抗水污染达20%,加重材料对润滑性能影响非常小。焦石坝区块4口页岩气水平井的现场试验表明,无土相油基钻井液原材料少,维护处理简单,流变性易于控制,固相含量低,具有良好的剪切稀释性,有利于降低循环压耗,提高机械钻速。      

国产油基钻井液CQ-WOM首次在页岩气威远H3-1井试验

在分子结构设计的基础上,研发了油基钻井液乳化剂CQ-ETS、纳米材料CQ-NZC、降滤失剂CQ-FBY、封堵剂CQ-BFX、流型调节剂CQ-RZL和润湿剂CQ-WBP在自主研发的六种处理剂的基础上,形成了抗,温120^oc,最高密度2.30g/cm³,适用于页岩气钻井的无土相强封堵油基钻井液体系CQ-WOM,并首次在页岩气
威远H3-1井试验成功。现场应用结果表明,CQ-WOM体系综合性能优良,具有良好流变性、抑制性、润滑性和储层保护特性;破乳电压大于1000v;封堵性与滤失造壁性能优异,高温高压滤失量小于2mL（120^oc测定）。该体系现场施工维护工艺简单,无需频繁的处理。     

氯化钙无土相钻井液体系在苏丹水平井中的应用

苏丹6区FN区块地质情况复杂,已经完钻的2口水平井在生产过程中事故频发,不但延长了钻井周期,加大了生产成本的投入,同时也对油气层也造成一定程度的损害。由此,提出了氯化钙无土相钻井液体系。此体系在FN-H3、FN-H4井上的运用,体现其具有安全、高效且环保的特点。室内研究评价和现场应用证实,氯化钙无土相钻井液体系具有良好的抑制性,能够有效地防止井壁垮塌。这种体系还具有极好的携带性,使钻井液获得较好的动塑比,充分解决了水平井施工中岩屑上返不畅的问题。另外,这种体系钻井液的加重剂不使用重晶石而改用氯化钙,从而加强了对油气层的保护,可大面积推广应用。     

低切力高密度无土相油基钻井液的研制

传统的油基钻井液采用有机土作为增黏剂来增加悬浮重晶石的能力,是一种含土相的油基钻井液,高密度条件下含土相油基钻井液流变性控制困难限制了其应用的范围。为此,以新研制的复合型乳化剂(G326-HEM)为核心,构建了无土相油基钻井液体系,并对该配方进行了优选和性能实验。结果表明:1无土相油基钻井液体系无须使用辅乳化剂、润湿剂,具有配方简单,高密度条件下流变性好等特性;2与含土相钻井液相比,高密度条件下塑性黏度、终切力低,降低了高密度钻井液因黏切高诱发井漏的风险,可节省10%的基础油;3塑性黏度和动切力随着油水比的降低而升高,不同密度下的油基钻井液选用不同的油水比;4无土相油基体系配方对基础油的适应性较广,可广泛应用于合成基、矿物油基钻井液。结论认为,该成果较好地解决了无土相体系在高密度条件下的电稳定性弱、悬浮稳定性差的难题,为页岩气及其他非常规气藏规模开发提供了技术保障。     

强抑制封堵钻井液体系研究及应用

针对伊拉克米桑油田Fauqi区块钻井过程中易发生井壁坍塌、漏失难题,设计开发了新型强抑制封堵钻井液体系。该体系通过KCl、硅酸钠和聚胺抑制剂的多元复合作用,实现对页岩水化分散的有效抑制,页岩膨胀率较清水降低67.6%,毛细管吸入时间较清水降低64.4%。该体系在物理封堵基础上配合硅酸盐的化学固壁作用,低渗沙盘封堵试验滤失量仅为9.6 mL,能有效封堵地层孔隙、微裂缝,减少滤液对地层侵入,提高井壁稳定性,避免井下漏失发生。该体系在伊拉克米桑油田FQCS-41井的五开井段进行了现场应用,结果表明该体系在钻进过程中性能稳定,流变状态良好,井径规则,五开井段平均井径扩大率仅为1.2%。     

无土相油基钻井液用增黏提切剂的合成及性能

采用乳液聚合法制备出适用于无土相油基钻井液的增黏提切剂,考察了单体配比、单体加量、引发剂加量、交联剂加量、乳化剂加量、反应温度及反应时间对产物增黏提切性能的影响;采用FTIR、纳米激光粒度分析仪及金相电子显微镜对该增黏提切剂的结构和粒径进行了表征,并对其在柴油及无土相油基钻井液体系中的性能进行了评价。优化出最佳合成条件为:单体配比n(甲基丙烯酸十六酯)∶n(苯乙烯)=5∶5,单体加量(w)为30%~35%,引发剂过硫酸钾加量(w)为0.7%~0.9%,交联剂二乙烯基苯加量(w)为0.6%~0.8%,反应温度80~85℃,反应时间6~7 h,乳化剂配比m(十二烷基苯磺酸钠)∶m(OP-10)=1∶1.5,乳化剂加量(w)为5%~6%。表征结果显示,该增黏提切剂平均粒径在96 nm左右。实验结果表明,当其加量为柴油的3%(w)以上时,基浆动塑比在0.5以上,在80~160℃内变化不大,150℃下连续老化72 h性能稳定;在149℃、55.5 MPa下,该增黏提切剂在柴油中的动塑比为0.470,在无土相油基钻井液体系中的动塑比为0.200,具有更好的悬浮稳定性能。     

乌石17-2油田强封堵合成基钻井液体系

乌石17-2油田是南海西部油气藏的重要组成部分,具有重大的勘探开发前景。然而,该区块存在严重的井壁失稳、漏失及储层损害等潜在问题,对钻井液性能提出严峻考验。同时该区块处于国家自然保护区附近,对钻井液环保性要求极高。基于此,该研究提出以气制油作为基液,制备高性能合成基钻井液的研究思路,并优选主、辅乳化剂及高效封堵剂OSD-2,最终形成了一套密度达到 1.5 g/cm3、抗温达150 ℃、高温高压滤失量不大于5 mL,破乳电压不小于400 V 的高性能合成基钻井液体系。此外,该体系具有优异的流变稳定性、润滑性、抑制能力和抗劣质红土侵污染性能,可以满足现场施工要求,并有效解决现场存在的工程问题。      

增效型无土相仿生油基钻井液技术的研究与应用

针对深井超深井钻井过程中钻遇高温高压、井壁失稳及井下复杂情况的难题,基于仿生学、超分子化学以及岩石表面润湿性理论,通过优选仿生增效剂、仿生提切剂及仿生降滤失剂,配套相关处理剂,最终形成了一套适用于深井、超深井地层钻探的增效型无土相仿生油基钻井液体系。研究发现,建立的增效型无土相仿生油基钻井液体系可抗220℃高温,配制密度为2.4 g/cm³,破乳电压大于400 V,高温高压滤失量为3.2 mL,人造岩心在该体系中220℃下老化后的抗压强度达到7.1 MPa,平均渗透率恢复值为93.9%。现场应用情况表明,体系流变性能稳定,平均机械钻速比邻井提高16%,平均井径扩大率仅为1.25%,可有效解决深井超深井钻井过程中出现的井壁失稳难题,为我国深井超深井的钻探提供了技术保障。     

抗高温油基钻井液封堵剂PF-MOSHIELD的研制与应用

针对层理和微裂缝发育的高温高压复杂井，从提高多尺度封堵效果和高温稳定性出发，研制了一种由独特的化学改性剂和磺化沥青、油溶性碳酸钙、纳米二氧化硅以及苯乙烯丙烯酸酯共聚物等组成的抗高温油基钻井液封堵剂PF-MOSHIELD。该封堵剂粒径分布在1～189.02 μm之间，热稳定性好，分解温度高达378℃，软化点为260℃，且能在油相中稳定分散。与传统的油基封堵剂相比，该封堵剂在压差的作用下挤入微裂缝，同时参与了“内滤饼”和“外滤饼”的形成，在高温下能对不同孔隙度的裂缝进行封堵，有效降低渗透滤失量和滤失速率。在南海海域WZ6-9、WZ12-1等区块井的应用表明，添加PF-MOSHIELD的钻井液体系流变稳定，电稳定性提高，减少页岩中孔隙压力传递效应，能够满足层理和微裂缝发育的硬脆性和破碎性地层井壁稳定要求。